Openet4wfmarco de conocimiento para el modelado de flujos de trabajo formalizados mediante redes de Petri

Abstract

En esta tesis doctoral proponemos un nuevo marco para el diseño y ejecución de flujos de trabajo modelados desde la perspectiva del conocimiento. La tesis doctoral tiene tres objetivos claramente diferenciados. Por una parte, la definición de una arquitectura conceptual para dar soporte al modelado de flujos de trabajo (WFs) con el objetivo de facilitar la reutilización de su conocimiento y permitir razonar semánticamente acerca de sus características. Este objetivo se ha alcanzando adaptando la arquitectura de UPML, pensada para el modelado de sistemas basados en conocimiento (SBCs), a las características diferenciadoras de los WFs. Para ello fue necesario extender UPML con dos nuevas dimensiones para modelar adecuadamente (i) la coordinación entre las distintas tareas que componen el WF y (ii) la coordinación entre los agentes y las tareas a realizar. En esta tesis doctoral también integramos dentro del metamodelo un modelo de representación de WFs con alta capacidad expresiva y legibilidad para así facilitar la definición de las estructuras de control complejas (las cuales no se pueden modelar adecuadamente con los mecanismos tradicionales de modelado de SBC). Para ello se desarrolló una ontología de redes de Petri, que sigue los estándares ISO disponibles hasta la fecha, y que nos permite representar redes de Petri de alto nivel y jerárquicas, facilitando el diseño de los modelos. Además, nos proporcionan mecanismos de análisis a través de los cuales es posible conocer las propiedades de la red, las dependencias entre las transiciones o, por ejemplo, si es posible alcanzar un determinado estado. El segundo objetivo, a cargo de la infraestructura tecnológica de OPENET4WF, es dar soporte a la definición de los distintos componentes del WF así como a su ejecución. El núcleo de esta arquitectura software es un motor de ejecución de redes de HLPNs construido sobre un razonador basado en lógica de marcos y tiene la ventaja de ser fácilmente escalable: para añadir una nueva capa por encima del metamodelo de WFs es suficiente con crear su base de conocimiento, sus reglas y su interfaz de acceso. Finalmente, el tercer objetivo ha sido la validación de nuestra propuesta de modelado mediante WFs con distintas características y en distintos dominios de aplicación. La validación del metamodelo ha sido una de las prioridades de esta tesis doctoral, y ha tenido por objetivo verificar la aplicabilidad y generalidad de nuestra propuesta de modelado de WFs. Esta validación se realizó a través de tres aplicaciones: ¿ Los desarrollos en el dominio de la industria del mueble permitieron comprobar la capacidad del metamodelo para representar conocimiento experto, típico de cualquier dominio dedicado a la fabricación. ¿ El modelado de unidades de aprendizaje en el dominio de la educación demostró la capacidad del metamodelo y de OPENET4WF para dar soporte a WFs complejos que pueden llegar a tener más de dos mil nodos. ¿ El modelado como WFs de los servicios web semánticas expresados en OWL-S ha permitido comprobar la facilidad con la que se puede extender la capa de patrones de WFs definida en nuestro metamodelo.